Secondo l’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano, uno smart building, o edificio intelligente, è uno stabile i cui impianti sono gestiti in maniera intelligente e automatizzata, attraverso un’infrastruttura di supervisione e controllo (BMS, Building Management System), per ottimizzare il consumo energetico, il comfort e la sicurezza degli occupanti, integrando il tutto con il sistema elettrico.
Il ruolo cruciale dell’ottimizzazione energetica diventa evidente quando si considera che gli edifici in Europa consumano circa il 40% dell’energia totale, una quota superiore persino a quella dell’industria. Questo 40% potrebbe essere significativamente ridotto, soprattutto perché gran parte delle costruzioni risale a prima degli anni Settanta, quando non c’era alcuna considerazione per l’efficienza energetica. Per crescere in sostenibilità ambientale è essenziale concentrarsi sulla costruzione e sul miglioramento degli edifici, affinché abbiano performance energetiche migliori. Questo obiettivo può essere raggiunto grazie all’adozione di tecnologie digitali innovative, che possono trasformare un edificio standard in uno smart building.
Le tecnologie abilitanti di uno smart building
È possibile sintetizzare in tre punti gli elementi tecnologici chiave di uno smart building:
Building device and solution
Sono gli impianti e le tecnologie che gestiscono la generazione dell’energia, l’efficienza energetica e la sicurezza. Per l’energia si tratta di fotovoltaico, accumulo, solare termico, cogenerazione. Per l’efficientamento si parla di finestre isolanti, caldaie a condensazione e pompe di calore. Da notare che in realtà solo gli impianti fotovoltaici dotati di sistemi di accumulo possono essere considerati realmente smart, perché dotati di una piattaforma che consente la gestione dell’energia prodotta.
È l’insieme composto sia dai sensori connessi agli impianti per la raccolta dei dati sia dagli attuatori che impartiscono agli impianti i comandi elaborati dalla piattaforma di controllo e gestione. I moderni sistemi di questo tipo possono fare molto per ottimizzare l’efficienza energetica di un edificio, inoltre sono anche capaci di individuare eventuali anomalie e segnalarle al sistema di gestione. Quest’ultimo può reagire in automatico al variare delle condizioni degli ambienti monitorati, come per esempio fermare il riscaldamento finché le finestre di un locale sono aperte.
Connettività
L’insieme dei protocolli di comunicazione, wireless o cablati, che permettono la comunicazione tra sensori, attuatori e la piattaforma di controllo e gestione. Un sistema di connettività è fondamentale sia per lo smart building sia per garantire i servizi di accesso a Internet, oggi dati per scontati dagli utenti.
Il valore del mercato italiano nel 2021
Secondo l’edizione 2021 dello Smart Building report dell’Energy & Strategy Group del Politecnico di Milano, nel nostro Paese il volume complessivo di investimenti relativo a questo settore ha superato gli 8 miliardi di euro, ma solo 2 miliardi – relativi al 25% degli interventi effettuati – hanno riguardato soluzioni effettivamente smart, capaci cioè di trasformare o dotare un edificio di intelligenza e autonomia di gestione.
L’aspettativa è di una crescita significativa negli anni a venire. La realizzazione di nuovi edifici e la ristrutturazione di quelli esistenti, comprese le riqualificazioni di alcune aree dismesse, sono infatti al centro delle principali modifiche urbanistiche che molte città italiane vareranno nel prossimo decennio, trainando così il mercato degli smart building.
Un BMS (Building Management System) è un sistema che permette di monitorare impianti meccanici ed elettrici attraverso un’unica interfaccia. È il cervello di uno smart building, il centro nevralgico della parte smart dell’edificio. In pratica è un sistema che, tramite hardware e software distribuito, permette di ottenere una supervisione e una gestione da remoto totalmente integrate per tutti i sistemi dell’edificio: impianti antintrusione, climatizzazione, gestione energia, illuminazione e altro ancora. Il sistema hardware BMS raccoglie i dati di funzionamento, i parametri ambientali, gli allarmi e tutti i dati significativi tramite un collegamento diretto a sonde e sensori. L’obiettivo principale di un BMS è garantire la continuità di funzionamento degli impianti, monitorando e ottimizzando al tempo stesso l’efficienza dei sottosistemi supervisionati. Con un BMS efficace è possibile risparmiare tra il 10% e il 30% di energia e ridurre l’impronta carbonica dell’edificio.
L’implementazione di un BMS comporta però alcune problematiche:
La cyber security. Mettere in connessione tutti i sistemi espone l’edificio (che può essere un ospedale o un data center) a potenziali attacchi di cyber criminali. Per evitare rischi, quindi, la rete dovrebbe essere chiusa, non raggiungibile dall’esterno. Ma questo renderebbe impossibile il suo controllo remoto. In caso di collegamento al Web è fondamentale che il sistema sia dotato di firewall e protezioni efficaci contro gli attacchi informatici.
I limiti di funzionamento. Il limite più evidente di un BMS è legato al fatto che può raccogliere solo i dati che i dispositivi collegati forniscono. Un caso limite potrebbe essere un vecchio apparecchio, che comunica al sistema solo se è acceso o spento. Per migliorare la completezza delle informazioni servono quindi altri sensori.
I protocolli di comunicazione. Un sistema BMS deve raccogliere le informazioni dai dispositivi, a prescindere dalla marca di questi ultimi. Serve quindi un formato standard per i dati, che però non è ancora stato definito a livello universale. Il più diffuso è probabilmente ModBus, ma in ogni caso è importante che i sistemi connessi siano dotati di gateway flessibili, capaci di adattarsi ai protocolli usati dai vari dispositivi che compongono il sistema.
I BMS stanno dunque diffondendosi ovunque per ridurre consumi ed emissioni. A stimolarne l’impiego hanno contribuito anche le disposizioni dei “Criteri Generali e Requisiti delle Prestazioni Energetiche degli Edifici”, contenute nel Decreto Interministeriale n°39 del 2015. Il decreto ha infatti reso obbligatorio l’uso di sistemi BACS (Building & Automation Control System) negli edifici non residenziali di nuova costruzione o soggetti a importanti ristrutturazioni.
Esempi e applicazioni di smart building in Italia
In Italia e nel mondo esistono diversi esempi concreti di smart building, che riguardano sia edifici nuovi sia riqualificazioni di stabili esistenti. A Milano, per esempio, un condominio in via Bernardino Verro 78 b/c è stato profondamente ristrutturato, passando da una classe energetica D a una B. Una riqualificazione che consentirà alle famiglie un risparmio energetico complessivo in bolletta condominiale fino al 52%. Gli interventi su questo edificio hanno incluso la posa di un cappotto esterno, l’isolamento dei controsoffitti, l’installazione di valvole termostatiche, il controllo e la regolazione a distanza degli impianti, la sperimentazione di un sistema fotovoltaico per l’autoproduzione di energia. In ottica smart building è stato installato anche un sistema di gestione dell’energia di tipo IoT, sviluppato da Future Energy.
Un altro esempio di smart building è la sede di ENGIE in zona Milano Bicocca. Si tratta di 15.000 mq distribuiti su sei piani, in classe energetica AA, con un sistema di illuminazione a LED domotizzato e automatico. A tutto questo si aggiungono l’impianto fotovoltaico e quello di climatizzazione a pompe di calore. L’adozione di moderne soluzioni energetiche e ambientali ha permesso a ENGIE una riduzione del 30% dei consumi energetici e il riuso di 1.300 m3 di acqua piovana. Grazie a questi elementi innovativi, la sede di ENGIE Italia ha conseguito la certificazione LEED Platinum for New Construction – Leadership in Energy and Environmental Design.
Un altro caso è rappresentato dal Techpark di Bolzano, un parco tecnologico di 27.000 metri quadri realizzato su un’area industriale dismessa, che ospita uffici e laboratori. Grazie alle soluzioni tecnologiche adottate – come pompe di calore e illuminazione LED – e all’impiego di una piattaforma BMS per la gestione e il controllo, è possibile amministrare in maniera centralizzata gli impianti di tutti gli edifici.
Conergy arricchisce il proprio portfolio prodotti con due nuovi sistemi per il monitoraggio e la gestione dei carichi elettrici di impianti fotovoltaici. Conergy Smart Meter MPTA è la variante destinata alle strutture industriali, mentre Domotica Connet Easy è studiato per gli ambienti residenziali.
La lampada fotovoltaica Little Sun, nasce da un’intuizione e dalla collaborazione tra l’artista Olafur Eliasson e l’ingegnere Frederik Ottesen. In uno chassis del diametro di 120 mm, dalla forma moderna, che ricorda un fiore, il compatto congegno ospita celle solari ad alta efficienza e una batteria ricaricabile.
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